ESA mostra uma gigantesca erupção

ESA mostra uma gigantesca erupção de uma rara estrela “morta”: um magnetar em ação

Acima: ilustração de um magnetar. Abaixo: dados do XMM-Newton. Crédito: ESA

Uma enorme erupção chegou até nós depois de viajar milhares de anos através do espaço. Estudando essa explosão, com ajuda dos observatórios espaciais XMM-Newton e INTEGRAL, ambos da Agência Espacial Européia (ESA), os astrônomos descobriram uma estrela ‘morta’ que pertence a um raro grupo de objetos: os magnetares.

XMM-Newton foi prontamente alocado para estudar o evento

XMM-Newton, observatório espacial da ESA. Crédito: ESA (Image by C. Carreau)

Os raios-X emanados pelo violento fenômeno foram detectados em 22 de agosto de 2008 e acionaram o sensor automático do observatório espacial SWIFT, da NASA. Em 12 horas mais tarde o observatório espacial XMM-Newton foi alocado para coletar a radiação, permitindo a mais detalhada análise espectral de uma explosão gerada por um magnetar.

A energética convulsão do magnetar durou por mais de 4 meses, permitindo a medição de centenas de explosões menores. Nanda Rea da universidade de Amsterdam liderou o time que realizou essa pesquisa. “Os magnetares nos permitem estudar condições extremas em que a matéria é submetida as quais não podem ser reproduzidas aqui na Terra”, afirmou Nanda.

Os magnetares são alguns dos objetos que apresentam a maior manifestação de magnetismo no Universo. Seus campos magnéticos são 10 bilhões de vezes mais intensos que os da Terra. Como exemplo comparativo basta pensar que se um magnetar ‘magicamente’ se materializar a uma distância da metade da Terra a Lua (~200.000 km), seu campo magnético teria potência suficiente para apagar o conteúdo magnético de todos os cartões de crédito na Terra…

O magnetar era desconhecido até então

Esse magnetar estudado, denominado SGR 0501+4516, está situado a uma distância de 15.000 anos-luz da Terra e era desconhecido até antes desta explosão. Esse fenômeno ocorre em um magnetar quando uma situação de instabilidade na configuração do campo magnético arranca a crosta superficial do magnetar, permitindo que a matéria interior seja expelida em uma peculiar erupção ‘vulcânica’. Essa matéria se mescla e interage com o intenso campo magnético do magnetar e a massa expelida pode então mudar sua distribuição, liberando mais energia.

O INTEGRAL foi acionado para reforçar a operação

Observatório orbital de raios-gama INTEGRAL da ESA. Crédito: ESA

Após 5 dias da grande erupção inicial o observatório INTEGRAL detectou raios-X altamente energéticos vindos do magnetar, na faixa de freqüências do espectro eletromagnético além da capacidade de processamento do XMM-Newton. Essa foi a primeira vez que tais freqüências na emissão de raios-X foram detectadas durante o evento. A emissão desapareceu após 10 dias e provavelmente foi gerada quando a configuração magnética do magnetar se alterou.

O telescópio espacial INTEGRAL observou a emissão de raios-X de alta energia vindos do magnetar SGR 0501+4516

As explosões de magnetares podem suprir tanta energia ao planeta Terra quanto a fornecida pelas tempestades solares, apesar do fato dos objetos estarem muito mais distantes em nossa galáxia (estão a milhares de anos-luz, ≈ 10^¹⁶ km), enquanto o Sol está ‘apenas’ a 1,5 x 10^{^9} km, ou seja, praticamente ao ‘nosso lado’.

As possíveis origens dos magnetares

Há basicamente duas teorias que tentam explicar como um magnetar se forma:

A partir do diminuto núcleo de uma estrela originalmente altamente magnética que explodiu como supernova;
Um estrela massiva ordinária (> 10 massas solares) que explodiu como supernova e seu núcleo contraído ultra-denso (estrela de nêutrons) se acelerou, formando um dínamo que gera um campo magnético poderoso, tornando-se um magnetar.

Atualmente grande parte dos astrônomos prefere a primeira hipótese, mas não há provas conclusivas que a suportem, pois as estrelas magnetizadas são muito raras, há muito poucas assim em nossa galáxia. “Se nós conseguíssemos encontrar um magnetar em um aglomerado de estrelas altamente magnéticas talvez isso possa prová-la”, disse Nanda.

Até junho de 2009, apenas 18 candidatos a magnetar foram detectados na Via Láctea, 8 do tipo SGR e 10 do tipo AXP. O SGR 0501+4516, o último encontrado, foi classificado como ‘repetidor suave de raios-gama’ (SGR = Soft Gamma Repeater), uma das duas classes existentes de magnetares [a outra classe chama-se Anomalous X-Ray Pulsars - 'Pulsares anômalos de raios-X' (AXP)] . O SGR 0501+4516 foi o primeiro magnetar do tipo SGR encontrado nesta década. Assim os astrônomos continuarão a procurar por mais, aguardando pela próxima grande erupção cósmica que virá de algum recanto da Via Láctea. Agora, sabendo onde olhar, o próximo passo dos astrônomos será analisar o SGR 0501+4516 usando o XMM-Newton para verificar como esse objeto se comporta sem as explosões, ou seja, no seu estado de calmaria depois de uma intensa e longa tempestade.

O trabalho relacionado a análise do magnetar SGR 0501+4516 realizado por Nanda Rea, G.L. Israel, R. Turolla, P. Esposito, S. Mereghetti, D. Gotz, S. Zane, A. Tiengo, K. Hurley, M. Feroci, M. Still, V. Yershov, C. Winkler, R. Perna, F. Bernardini, P. Ubertini, L. Stella, S. Campana, M. van der Klis, P.M. Woods, foi publicado na RAS – Royal Astronomical Society.

Nota-se que o artigo sugere em sua conclusão final (página 14) que a descoberta do magnetar SGR 0501+4516 e suas características similares a de um AXP, representa mais uma evidência que a distinção entre as classes dos magnetares, SGR (Soft Gama Repeater), AXP (Anomalous X-Ray Pulsar) e TAXP deve ser extinta. Parece-nos que a unificação em um único tipo de objeto, os ‘magnetares’, está a caminho de acontecer.

A Morte Vem dos Céus! por Phil Plait

A morte vem dos Céus?

Phil Plait, famoso astrônomo responsável pelo site “Bad Astronomy”, ficou preocupado com a notícia e comentou sobre essa descoberta no seu blog. Trazemos abaixo alguns trechos interessantes dos pensamentos de Phil:

Em meu livro Death from the Skies! (A morte vem dos céus!), eu não dediquei muito tempo discutindo os magnetares. Embora sejam objetos aterrorizantes (capazes de gerar explosões desconcertantes, sobre as quais comentarei mais a frente), eles são simplesmente muito raros e ficam bem distantes para tornarem-se efetivamente ameaças a Terra.

Yeah! Bem, talvez eu esteja errado… Ligeiramente errado, quero dizer: não há razão para entrarmos em pânico. A VIDA na Terra não será apagada por algum magnetar vilão dizimando nossa atmosfera ou algo como isso. Mas uma de minhas premissas principais para nos sentirmos completamente seguros foi ligeiramente corrompida, e para ser justo, vou falar sobre isso agora.

Os magnetares são estrelas de nêutrons, bolas superdensas de nêutrons fortemente agrupados, remanescente do núcleo colapsado de uma estrela massiva (>10 massas solares) que explodiu como uma supernova. As estrelas de nêutrons têm pouco mais que a massa do Sol [1,35 a 2,1 massas solares] , mas tem um diâmetro de somente alguns quilômetros [≈24 km], o que as torna fantasticamente densas e produzem em sua superfície uma força de gravidade com intensidade descomunal, bilhões de vezes mais fortes que a gravidade terrestre. Elas também possuem campos magnéticos literalmente trilhões de vezes mais fortes que os da Terra. Em alguns casos as estrelas de nêutrons mais jovens podem ser ainda mais poderosas: a força de sua magnetosfera pode ser um quadrilhão (1.000.000.000.000.000) de vezes a da Terra! Estas bestas cósmicas, denominadas magnetares, provavelmente perderão sua descomunal força magnética rapidamente, decaindo ao seu estado ‘normal’ de estrela de nêutrons em apenas alguns milhares de anos. Essa ‘pequena’ escala cósmica de tempo torna esses objetos bem raros em termos galácticos.

Mesmo assim, há diversos candidatos a magnetar conhecidos [18] e eles podem ter um temperamento enfurecido, bastante enrustido…

‘Sismo estelar’ **[stelarquake]**

Lembrem-se que o campo magnético está associado à crosta da estrela de nêutrons. Essa camada exterior de matéria é extremamente rígida e é submetida às pressões inimagináveis da gravidade dessa estrela. Se a crosta se rompe – um estrelamoto (starquake) ou um “sismo estelar”, se é que podemos chamar assim tal evento cósmico – a energia liberada faz com que o mais forte terremoto já registrado aqui na Terra pareça apenas um leve ‘tapa nas costas’. Certa vez eu calculei a força de tal estrelamoto e tal sismo teria a magnitude 32 na escala [logarítmica] de Richter [o terremoto mais forte já ocorrido registrado foi o que ocorreu no Chile em 22 de maio 1960 e atingiu 9,5 na escala de Richter]. Esse fenômeno ultra violento corrompe o campo magnético da estrela, a qual, por sua vez, reage vomitando partículas subatômicas e o resultado disso é um evento que aciona uma fenomenal tempestade cósmica de raios-X. Por ‘fenomenal’ eu quero dizer também: um terror alarmante capaz de nos causar calafrios.

A tempestade campeã

Em dezembro de 2004 o magnetar SGR 1806-20 foi acometido de um estrelamoto. Em um décimo de segundo a explosão subseqüente liberou algo em torno de 2 × 10^{^46}ergs de energia – igual a 50 trilhões de vezes a energia gerada pelo Sol no mesmo espaço de tempo… Espantoso!

SGR 1806-20: representação artística do starquake ('estrelamoto') de 2004

Felizmente, o magnetar SGR 1806-20 fica bem distante: cerca de 50.000 anos-luz de distância da Terra [ o dobro da distância do Sol ao centro da nossa galáxia], e tal corresponde a metade do diâmetro da Via-Láctea. Mesmo assim, tão longe, este titânico evento foi fisicamente capaz de afetar a Terra. A magnetosfera terrestre foi comprimida e a atmosfera parcialmente ionizada de forma sensível.

Lembro novamente: esse fenômeno ocorreu a 500 quadrilhões de quilômetros [ 50.000 anos luz ] de nós.

Agora podemos ver como tais ocorrências podem ser de certa forma preocupantes. Pensamos: mas este evento aconteceu tão longe de nós! Certamente, tal pode nos atingir, mas a tamanha distância tudo que esse evento pode provocar de ruim, ele já nos fez. Nós não esperamos desse magnetar um evento ainda mais poderoso, então podemos dizer que estamos seguros o bastante [ da fúria deste magnetar em especial ! ]. Além disso, esses objetos são tão brilhantes na faixa do espectro de raios-X, que nos levaria a pensar que já detectamos todos os grandes vilões próximos da Terra em nossa galáxia. Se algum deles estivesse perto de nós não haveria maneira dele se esconder de nossos telescópios: nós já o teríamos detectado, certo?

Não, essa suposição está errada! Vejamos a seguir as razões…

Os vilões estão escondidos?

Os astrônomos recentemente anunciaram que encontraram um novo magnetar, o SGR 0501+4516, que dista 15.000 anos luz de distância, ‘apenas’. Este magnetar se apresenta escondido (obscuro) na maior parte do tempo, emitindo pouca energia para ser efetivamente detectado. Mas este objeto sofreu um abalo no ano passado e que se manteve instável por 4 meses, permitindo aos cientistas o tempo suficiente não só para identificá-lo como também para dar uma boa e longa olhada no comportamento dele. Esse evento foi bem menos violento que o que ocorreu originado pelo SGR 1806-20 em 2004, mas não devemos menosprezá-lo.

Esse novo magnetar tem a capacidade de gerar um evento do porte da explosão de 2004 dp SGR 1806-20? Provavelmente não – tal foi um evento extraordinário – e certamente esperamos que não! A 1/3 da distância os efeitos na Terra seriam 9 vezes mais fortes. Tal tempestade poderia danificar nossos satélites e possivelmente causar danos sensíveis a Terra propriamente – talvez não tão graves assim, mas de qualquer forma, seria um evento significativo…

O fato é que no livro Death from the Skies! (A morte vem dos céus!), eu afirmei que nós estaríamos efetivamente seguros das ameaças dessas coisas, pois elas estariam bem longe de nós, e que não seria possível se esconder se estivessem próximas de nós. Agora vemos essa explosão detectada aqui (!), 3 vezes mais próxima que a do SGR 1806-20. Isto me faz divagar sobre uma possível ocorrência de algo mais próximo de nós [uma furtiva estrela de nêutrons invisível e próxima, prestes a se arrebentar]. Se ocorresse, digamos, a 5.000 anos luz de nós um evento como o de 2004 os efeitos seriam 100 vezes mais poderosos! Teríamos terríveis danos em satélites e graves apagões [blackouts] na Terra devido aos efeitos nocivos da eletricidade induzida em nossa rede de energia.

Preocupações?

Deixem-me ser claro novamente: eu duvido seriamente se há algo como isso tão próximo a nós. Este novo magnetar mais fraco, a 15.000 anos-luz, possivelmente não terá a capacidade de produzir uma explosão do quilate daquela de seu poderoso primo distante… As chances disso acontecer são muito pequenas, assim eu não estou tão preocupado com isso. Se estivesse, certamente, estaria alertando a todos aqui!

O ponto aqui é que nós sempre temos que ser cautelosos quando falamos em termos absolutos e é sempre bom questionar as premissas assumidas. Se há uma coisa verdadeira que nós sabemos a respeito do Universo é a sua capacidade contínua de nos surpreender e as surpresas nem sempre são agradáveis! É praticamente certo que dessa ameaça em particular estejamos realmente salvos… Contudo é sempre uma boa prática deixarmos de lado nossa complacência [em assuntos concernentes ao cosmos].

Fontes e Referências:

ArXiv.org: The first outburst of the new magnetar candidate SGR 0501+4516

autores: Nanda Rea, GianLuca Israel, Roberto Turolla, Paolo Esposito, Sandro Mereghetti, Diego Gotz, Silvia Zane, Andrea Tiengo, Kevin Hurley, Marco Feroci, Martin Still, Vladimir Yershov, Christoph Winkler, Rosalba Perna, Federico Bernardini, Pietro Ubertini, Luigi Stella, Sergio Campana, Michiel van der Klis, Peter M. Woods

ESA News:

Universe Today: New Insights on Magnetars por Nancy Atkinson

Ciencia Kanija (espanhol): Erupción gigante revela una estrella “muerta” [Erupção gigante revela uma estrela "morta"]

Phil Plait [Bad Astronomy]: OK, so maybe we can be a *little* frightened. [Sobre o novo magnetar descoberto: OK, talvez nós devemos ficar um *pouco* assustados]

Centauri Dreams: Huge Outburst from a Magnetar

Portal do Astrônomo (sobre magnetares):

ROCA